DE102019120091A1

DE102019120091A1 - Zylinderkopf

Info

Publication number: DE102019120091A1
Application number: DE102019120091.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Kugler; Adrian Bilan; Katja Hoefler; Michael Kress; Martin Nahr; Joseph Brandl
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-07-25
Filing date: 2019-07-25
Publication date: 2021-01-28

Abstract

Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen hubvariablen Ventiltrieb (2), mit einem Schwenkhebel (3), der einerseits mit einem Rollenelement (4) mit einem Schwingdrehpunkt (5) auf einer Kulissenbahn (6) einer Kulisse (7) und andererseits mit einer Steuerbahn (8) auf einem Schlepphebel (9) zu einem Gaswechselventil (10) spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (3) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken (11) einer Nockenwelle (12) entgegen einer Kraft eines Federelements (13) gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt (5) von einer auf das Rollenelement (4) wirkenden Verstelleinrichtung (14) mittels eines Exzenternockens (15) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (6) gesteuert verschiebbar ist. Erfindungsgemäß ist der Exzenternocken (15) bezüglich seiner Kontur derart ausgebildet, dass dessen Verstellung aus einer Nockenposition mit Maximalhub in eine Nockenposition mit Minimalhub durch ein Weiterverdrehen dieses in gleiche Verstellrichtung ermöglicht ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, umfassend einen hubvariablen Ventiltrieb, mit einem Schwenkhebel, der einerseits mit einem Rollenelement mit einem Schwingdrehpunkt auf einer Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn auf einem Schlepphebel zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Kraft eines Federelements gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt von einer auf das Rollenelement wirkenden Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn gesteuert verschiebbar ist.
Ein gattungsgemäßer Zylinderkopf mit einem hubvariablen Ventiltrieb ist bereits aus der DE 102035 400 A1 bekannt. Ein hubvariabler Ventiltrieb ist ferner in der DE 101 25 082 A1 beschrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf mit einem hubvariablen Ventiltrieb zu schaffen, der im Hinblick auf die Verstellgeschwindigkeit seines Schwenkhebels, mittels einer Verstelleinrichtung - über die der Schwenkhebel, der eine entsprechende Steuerkontur für den Schlepphebel eines zu steuernden Gaswechselventils aufweist, von einer Position zur Steuerung der Gaswechselventile mit Maximalhub in eine Position zur Steuerung der Gaswechselventile mit Minimal- oder Nullhub - optimiert ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine/ein Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, umfassend einen hubvariablen Ventiltrieb, mit einem Schwenkhebel, der einerseits mit einem Rollenelement mit einem Schwingdrehpunkt auf einer Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn auf einem Schlepphebel zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Kraft eines Federelements gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt von einer auf das Rollenelement wirkenden Verstelleinrichtung mittels eines Exzenternockens zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn gesteuert verschiebbar ist. Erfindungsgemäß ist der Exzenternocken bezüglich seiner Kontur derart ausgebildet, dass dessen Verstellung aus einer Nockenposition mit Maximalhub in eine Nockenposition mit Minimalhub durch ein Weiterverdrehen dieses in dieselbe Verstellrichtung ermöglicht ist. Hierfür weist die Kontur des Exzenternockens in Drehrichtung gesehen hinter der Kontaktfläche mit Maximalhub eine Kontaktfläche für Minimalhub auf. Ferner ist die Verstelleinrichtung mit Vorteil derart ausgebildet, dass eine Verstellung zwischen Maximalhub und Minimalhub sowie eine spätere Verstellung zwischen Minimalhub und Maximalhub durch ein Verdrehen dieses in dieselbe Drehrichtung erfolgt.
Im Stand der Technik ist die Kontur des Exzenternockens so ausgeführt, dass eine Verstellung nach Maximalhub und nach Minimalhub in unterschiedliche Drehrichtungen erfolgt. Eine Verstellung zwischen den beiden Extremwerten dauert daher sehr lange. Zu lange, um beispielsweise eine Zylinderabschaltung zu realisieren.
Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass der Zylinderkopf beziehungsweise der im Zylinderkopf verbaute hubvariable Ventiltrieb erheblich schneller von einem Betrieb mit Maximalhub in einen Betrieb mit Minimal- oder Nullhub umzuschalten in der Lage ist.
Gemäß einer alternativen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Exzenternocken der Verstelleinrichtung bezüglich seiner Kontur derart ausgebildet ist, dass er im Zusammenwirken mit dem Rollenelement zur Verschiebung des Schwingdrehpunktes aus jeder Stellposition wahlweise in die eine oder in die andere Verstellposition verdrehbar ist.
Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass eine sehr flexible Arbeitsweise des Ventiltriebs ermöglicht ist.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Zylinderkopf eine Mehrzahl von Ventiltrieben für eine Mehrzahl von zu steuernden Zylindern der Brennkraftmaschine aufweist, wobei jeweils die Ventiltriebe einer Gruppe von zu steuernden Zylindern gleichausgebildet sind, derart, dass eine rollierende Zylinderabschaltung ermöglicht ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass ein in seinem Aufbau einfacher Ventiltrieb für die Betriebsweise der rollierenden Zylinderabschaltung optimiert wurde.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:

1 den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs mit hubvariablem Ventiltrieb mit einer Exzenternockenposition für Maximalhubbetrieb,
2 den Zylinderkopf mit hubvariablem Ventiltrieb gemäß 1 mit einer Exzenternockenposition für Minimalhubbetrieb, und
3 eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung.

1 zeigt den schematischen Aufbau eines erfindungsgemäßen Zylinderkopfs 1 mit hubvariablen Ventiltrieb 2 mit einer Exzenternockenposition für Maximalhubbetrieb. Der Ventiltrieb 2 ist in einer Betriebsposition dargestellt, in der der sowohl der Nocken 11 der Nockenwelle als auch der Exzenternocken 15 der Verstelleinrichtung 14 auf Maximalhub eingestellt sind. Der Zylinderkopf 1 umfasst einen hubvariablen Ventiltrieb 2, mit einem Schwenkhebel 3, der einerseits mit einem Rollenelement 4 mit einem Schwingdrehpunkt 5 auf einer Kulissenbahn 6 einer Kulisse 7 und andererseits mit einer Steuerbahn 8 auf einem Schlepphebel 9 zu einem Gaswechselventil 10 spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel 3 zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken 11 einer Nockenwelle 12 entgegen einer Kraft eines Federelements 13 gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt 5 von einer auf das Rollenelement 4 wirkenden Verstelleinrichtung 14 mittels eines Exzenternockens 15 zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn 6 gesteuert verschiebbar ist.
Der Exzenternocken 15 der Verstelleinrichtung 14 ist bezüglich seiner Kontur derart ausgebildet, dass eine Verstellung des Exzenternockens 15 aus einer Nockenposition mit Maximalhub in eine Nockenposition mit Minimalhub durch ein Weiterverdrehen dieses in dieselbe Verstellrichtung ermöglicht ist. Hierfür weist die Kontur des Exzenternockens 15 in Drehrichtung - hier gegen den Uhrzeigersinn - gesehen hinter der Kontaktfläche mit Maximalhub, die gemäß 1 gerade in Kontakt mit dem Rollenelement 4 dargestellt ist, eine Kontaktfläche für Minimalhub auf.
2 zeigt den Zylinderkopf mit hubvariablem Ventiltrieb gemäß 1 mit einer Exzenternockenposition für Minimalhubbetrieb. Der Ventiltrieb 2 ist hier in einer Betriebsposition dargestellt, in welcher der Nocken 11 der Nockenwelle auf Maximalhub und der Exzenternocken 15 der Verstelleinrichtung 14 auf Minimalhub eingestellt sind. Hier sind der Exzenternocken 15 bzw. die Verstelleinrichtung 14, ausgehend von der Betriebsposition in 1, gegen den Uhrzeigersinn weitergedreht, so, dass der Exzenternocken 15 über die Maximalhubposition hinweg mit dem Rollenelement 4 zusammenwirkt und das Rollenelement 4 in der Minimalposition an dem Exzenternocken 15 zur Anlage kommt.
3 zeigt eine stark vereinfachte schematische Darstellung einer vierzylindrigen Brennkraftmaschine mit Zylinderabschaltung mit einer beispielhaft ausgewählten Ansteuerung bzw. Einstellung der Einstellvorrichtung 14 zur Einstellung des Schwenkhebels 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf 1 mit hubvariablem Ventiltrieb dargestellt, wobei eine erste Gruppe von Zylindern (z. B. Zylinder 1 und Zylinder 4) über den rechts dargestellten Ventiltrieb 2, bei dem der Exzenternocken 15 der Stelleinrichtung 14 beispielsweise in einer Maximalhubposition eingestellt ist, angesteuert ist, während zeitgleich die zweite Zylindergruppe (z. B. Zylinder 2 und Zylinder 3) mittels des links dargestellten Ventiltriebs 2, bei dem der Exzenternocken 15 der Stelleinrichtung 14 beispielsweise in einer Minimalhubposition eingestellt ist, angesteuert ist.
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezugszeichenliste

1: Zylinderkopf
2: Ventiltrieb
3: Schwenkhebel
4: Rollenelement
5: Schwingdrehpunkt
6: Kulissenbahn
7: Kulisse
8: Steuerbahn
9: Schlepphebel
10: Gaswechselventil
11: Nocken
12: Nockenwelle
13: Federelements
14: Verstelleinrichtung
15: Exzenternocken

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102035400 A1 [0002]
DE 10125082 A1 [0002]

Claims

Zylinderkopf (1) einer Brennkraftmaschine, umfassend einen hubvariablen Ventiltrieb (2), mit einem Schwenkhebel (3), der einerseits mit einem Rollenelement (4) mit einem Schwingdrehpunkt (5) auf einer Kulissenbahn (6) einer Kulisse (7) und andererseits mit einer Steuerbahn (8) auf einem Schlepphebel (9) zu einem Gaswechselventil (10) spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (3) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken (11) einer Nockenwelle (12) entgegen einer Kraft eines Federelements (13) gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt (5) von einer auf das Rollenelement (4) wirkenden Verstelleinrichtung (14) mittels eines Exzenternockens (15) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (6) gesteuert verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Exzenternocken (15) der Verstelleinrichtung (14) bezüglich seiner Kontur derart ausgebildet ist, dass dessen Verstellung aus einer Nockenposition mit Maximalhub in eine Nockenposition mit Minimalhub durch ein Weiterverdrehen dieses in dieselbe Verstellrichtung ermöglicht ist.
Zylinderkopf (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (1) eine Mehrzahl von Ventiltrieben (2) für eine Mehrzahl von zu steuernden Zylindern der Brennkraftmaschine aufweist, wobei jeweils die Ventiltriebe (2) einer Gruppe von zu steuernden Zylindern gleichausgebildet sind, derart, dass eine rollierende Zylinderabschaltung ermöglicht ist.
Zylinderkopf (1) nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (14) mit ihres Exzenternockens (15) im Zusammenwirken mit dem Rollenelement (4) zur Verschiebung des Schwingdrehpunktes (5) aus jeder Stellposition wahlweise in die eine oder in die andere Verstellposition verdrehbar ist.